數據中心為燃氣輪機發展提供新動力 我國燃氣輪機國產化率持續提升

1、燃氣輪機廣泛應用于工業領域，AI數據中心成為行業新的驅動力

燃氣輪機在工業發電、機械驅動、油氣生產等領域有廣泛應用。

首先，相對于傳統的鍋爐、蒸汽輪機等，燃氣輪機在運輸和安裝過程中更加便捷，降低了工程投資和施工周期。其次，燃氣輪機擁有大功率輸出能力，可以為各類設備提供穩定而強勁的動力，確保設備能夠高效運行。另外，燃氣輪機具有啟動快的優勢。在緊急情況下，燃氣輪機能夠迅速啟動并投入運行，為設備提供及時的動力支持。此外，燃氣輪機還具備燃料適應性強、環保節能等優勢，憑借輕量化設計、高效的動力輸出、快速響應能力以及環保節能特性，燃氣輪機在工業發電、機械驅動、油氣生產等多個領域扮演著重要的角色。

資料來源：觀研天下數據中心整理

根據觀研報告網發布的《中國燃氣輪機行業現狀深度研究與發展前景分析報告（2025-2032年）》顯示，燃氣輪機的上游產業鏈主要聚焦在材料研發生產。燃氣輪機部件的關鍵材料，主要包括多種高溫合金、鋁合金、鈦合金，以及高性能的復合材料和熱障涂層等。燃氣輪機作為一種能夠將熱能轉化為機械功的旋轉動力機械，其正常運作基于連續流動的高溫氣體，因此需要能夠承受較高的溫度。例如在工業和船用領域，燃氣輪機需承受高達1200攝氏度的極端溫度。因此，燃氣輪機的主要材料以高溫合金、鈦合金等為主。隨著技術的進步和研究的深入，合金材料也經歷了較為漫長的發展歷程。

燃氣輪機的中游產業鏈以零部件的精密制造為核心。渦輪葉片、壓氣機葉片、燃燒室以及渦輪輪盤，為燃氣輪機的四大核心熱端部件。這些部件的制造難度較高，需要鑄造、鍛造、焊接、熱處理、無損檢測、精加工以及性能評價等多個學科和專業的深度融合。

燃氣輪機的下游產業鏈主要涉及整機制造、維護保養、維修及升級。整機制造企業對各零部件進行篩選和設計，將零部件整合成高效、可靠、能夠安全運行的燃氣輪機。此外，為了確保燃氣輪機的穩定性并且延長其使用壽命，下游環節還包括了定期的維護、修理及可能的升級。

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目前，國際燃氣輪機行業已經形成了由少數巨頭高度壟斷的技術與市場格局，三菱、西門子和通用是燃氣輪機的三巨頭，2024年市場份額CR3合計76.3%。

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鑒于工業發電是燃氣輪機的主要應用方向，較低的燃氣發電需求占比影響對燃氣輪機的需求。由于天然氣供應的嚴重不足，我國燃氣發電的潛力被極大地限制，導致同期燃氣發電量僅為美俄的百分之一，進而減少了前期國內對燃氣輪機的需求。

不過近年來，我國天然氣產量已連續4年超過2000億立方米，連續7年保持百億立方米級別的增產態勢。2025年將迎來天然氣大發展時代，成為繼美國、俄羅斯、伊朗之后，躋身年產量2500億立方米級的天然氣大國。天然氣供應量的增長將從需求端推動我國燃氣輪機產業鏈發展。同時，我國燃氣輪機的國產化趨勢將從供給端支撐燃氣發電需求的增長。

根據北歐等新能源發電比例較高地區的電力系統調峰經驗，要保障電網的安全穩定運行，靈活調峰電源裝機容量至少要達到總裝機容量的10％～15％。中電聯數據顯示，我國靈活調節電源裝機占比不到6%，新能源富集的“三北”地區不足3%。比較而言，歐美等國家靈活電源比重較高，西班牙、德國、美國靈活電源占比分別為34%、18%、49%。

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燃氣發電相比燃煤發電具有負荷調節范圍寬、響應快速、變負荷能力強的特點，是電網調峰的更佳選擇。燃氣電廠冷啟動時間僅為燃煤電廠的幾分之一甚至幾十分之一。此外，與儲能電池相比，燃氣電廠的成本更低。相比而言，天然氣發電既可以實現分鐘級的響應，又能實現較低成本，無疑是響應速度及成本綜合較優的調峰電源，為可再生能源提供調峰服務，緩解或消除其不穩定、瞬時變化大對電網產生的沖擊，保障電網的安全穩定運行。

發同等電量時，天然氣發電產生的二氧化碳比煤電低60%以上，以使用天然氣為燃料的HA級燃機聯合循環發電機組為例，雖然同為化石能源，但每度電的二氧化碳排放值僅為320g。最先進的9HA.02 聯合循環發電效率64%，折合每度電煤耗192克。燃機聯合循環的碳強度比同等煤電少60%以上。且由于燃氣輪機從源頭降低Sox、NOx顆粒物的污染物排放，避免了二次污染。

除了電力儲能系統外，燃氣輪機另外一個新增驅動力是AI數據中心。目前全球為實現生成式 AI 而新建的大型數據中心數量高速增長，導致電力需求高增。2023-2027 年全球 AI 服務器用電量將從 195 太瓦時提升到 500 太瓦時，2027 年現有 AI 數據中心的 40%將因電力供應問題而受到運營限制。

隨著AI數據中心規模的不斷擴大，其對配套能源系統的要求日益嚴苛。這些需求包括：（1）高可靠性和高效率，以確保持續穩定運行；（2）縮減UPS規模與占地空間，實現更緊湊的設計；（3）支持孤網運行與多能源冗余，提升能源系統靈活性；（4）通過電冷聯供降低PUE；（5）滿足低碳、低NOx排放和低噪聲等環保標準，同時兼容摻氫和純氫燃料，以順應未來能源轉型需求。

在此背景下，燃氣輪機作為數據中心的主電源或備份電源，展現出顯著優勢：（1）能量密度高；（2）聯合循環效率高，在熱電冷聯供模式下效率可超80%；（3）模塊化設計方便擴展；（4）啟動時間短，僅需1-5分鐘；（5）低備份成本、低維護成本；（6）能在不中斷供電的情況下實現主備燃料的自動切換。這些特點完全契合AI數據中心對高效、靈活、環保能源解決方案的多重需求。

2、我國燃氣輪機國產化取得重大進步，進口依賴逐年下降

2022 年，東方電氣完成全了國產化的 F 級 50 兆瓦重型燃氣輪機正式發運，標志國產重型燃機自主研制邁出關鍵一步。2023 年 3 月，我國首臺全國產化 F 級 50 兆瓦重型燃氣輪機商業示范機組正式投入商業運行。2024 年 3 月，公司自主研制的 F 級 50 兆瓦重型燃氣輪機，在四川德陽經開區分布式能源站通過“72+24”小時運行考核，正式投入商運，標志全國產化 F 級 50 兆瓦重型燃氣輪機商業應用邁向成熟化。2024 年 10 月，我國自主研制的 300 兆瓦級 F 級重型燃氣輪機在上海臨港首次點火成功，是我國重型燃氣輪機研發的又一重要里程碑成果。

燃氣輪機國產化歷程中的重要時間節點

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我國現已具備中小型燃氣輪機自主生產能力，并實現部分產品出口。隨著國內燃氣輪機生產技術的提升，中國燃氣輪機的出口規模逐漸擴大。2023 年以來，我國燃氣輪機出口量趨于穩定，出口范圍持續擴大，進口額初步縮小，2024年進出口額分別為3.52億美元和0.98億美元。

數據來源：海關總署，觀研天下數據中心整理（YM）